JP2010201659A - 斜め延伸フィルムの製造方法、斜め延伸フィルム、偏光板、および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】厚みおよび光学特性のバラツキをより一層抑えることができる斜め延伸フィルムの製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、分子の配向方向が当該フィルムの幅方向に対して交差する方向である長尺状の斜め延伸フィルムを製造する方法であって、透明な熱可塑性樹脂からなる長尺状の延伸前フィルムＦ０を長手方向に縦一軸延伸して長尺状の縦一軸延伸フィルムＦ１を得る縦一軸延伸工程と、縦一軸延伸フィルムＦ１の幅方向の両端部をそれぞれ把持する一対の把持子を有する斜め延伸機６０を用いて、当該フィルムの長手方向でも幅方向でもない斜め方向に延伸して斜め延伸フィルムＦ２を得る斜め延伸工程とを備える。延伸前フィルムＦ０は、当該フィルムＦ０の幅方向の一方の端部における厚みをＴ１、他方の端部における厚みをＴ２、一方の端部と他方の端部との中間位置における厚みをＴＣとして、（１）１．００×Ｔ１＜ＴＣ＜１．０３×Ｔ１、（２）１．００×Ｔ２＜ＴＣ＜１．０３×Ｔ２の各関係を満たす。
【選択図】図３

Description

本発明は、斜め延伸フィルムの製造方法、斜め延伸フィルム、偏光板、および液晶表示装置に関し、特に、厚みおよび光学特性のバラツキをより一層抑えることができる斜め延伸フィルムの製造方法、この製造方法により得られた斜め延伸フィルム、この斜め延伸フィルムを備える偏光板、この偏光板を備える液晶表示装置に関する。

従来、液晶表示装置（ＬＣＤ）には、着色防止や視野角拡大等の光学補償の目的で、偏光子と液晶セルとの間に位相差フィルムが用いられている。このような位相差フィルムは、液晶セルに用いる液晶モードによってその角度は異なるものの、偏光子の偏光透過軸に対して、分子の配向方向が所定の角度となるように積層される必要がある。偏光子は、通常、沃素等の二色性色素を吸着させた長尺状のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）フィルムを一軸延伸して製造されるため、その偏光透過軸は、長尺フィルムの流れ方向（長手方向）または幅方向（短手方向）となっている。

一方、位相差フィルムには、通常、長尺の透明樹脂フィルム（延伸前フィルム）を延伸することにより、分子が所定方向に配向した延伸フィルムが用いられている。このような延伸フィルムは、縦延伸や横延伸といった従来の延伸手法を用いた場合には、分子の配向方向がフィルムの流れ方向か幅方向のいずれかとなる。このため、偏光子の偏光透過軸と位相差フィルムの配向方向とを所定の角度で貼り合わせる場合には、分子配向の方向が辺に対して所定角度となるように矩形フィルムを切り出さなければならず、廃棄するフィルムの量が増えて、延伸フィルムの利用効率が低いという問題がある。

そこで、フィルムの流れ方向に対して所定角度で斜めに配向した延伸フィルム（斜め延伸フィルム）を製造できれば、長尺状の偏光子と長尺状の位相差フィルムとをロールトゥロール法により積層することが可能となり、この場合には、積層したフィルムを、矩形フィルムの辺に対して平行に切り出すことができることから、延伸フィルムの利用効率を高めることができる。

このような斜め延伸フィルムは、長尺の延伸前フィルムを、斜め方向に延伸することにより製造できるが、ただ単に斜め延伸を行っただけでは、縦延伸や横延伸により製造した延伸フィルムに比べて、得られる延伸フィルムの厚みや光学特性（配向角、Ｒｅ）にバラツキが生じて不均一になりやすいという問題点がある。

このような問題を解決するために、例えば特許文献１には、恒温室を構成する各ゾーンにおける延伸方向が特定の関係を満たすようにする延伸手法が提案されている。また、特許文献２には、斜め延伸時のフィルム繰出し方向と延伸後のフィルムの巻取り方向が特定の関係を満たすような延伸手法が提案されている。さらに、特許文献３には、延伸後のフィルムの分子配向方向と、加熱延伸ゾーンと冷却ゾーンの境界のなす角度が可能な限り一致させる試みがなされている。

特開２００７−９０５３２号公報 特開２００７−１５３９２６号公報 特開２００３−３１１８２３号公報

しかしながら、近年では、厚みや光学特性のより一層高い均一性が求められていることから、特許文献１〜３に示す方法で斜め延伸フィルムを製造しても、得られた斜め延伸フィルムの厚みおよび光学特性のバラツキが十分ではない可能性がある。

本発明の目的は、厚みおよび光学特性のバラツキをより一層抑えることができる斜め延伸フィルムの製造方法、この製造方法により得られた斜め延伸フィルム、この斜め延伸フィルムを備える偏光板、この偏光板を備える液晶表示装置を提供することである。

本発明によれば、以下のものが提供される。
<１>分子の配向方向が当該フィルムの幅方向に対して交差する方向である長尺状の斜め延伸フィルムを製造する方法であって、透明な熱可塑性樹脂からなる長尺状の延伸前フィルムＦ０を長手方向に縦一軸延伸して長尺状の縦一軸延伸フィルムＦ１を得る縦一軸延伸工程と、前記縦一軸延伸フィルムＦ１の幅方向の両端部をそれぞれ把持する一対の把持子を有する延伸機を用いて、当該フィルムの長手方向でも幅方向でもない斜め方向に延伸して斜め延伸フィルムＦ２を得る斜め延伸工程と、を備え、前記延伸前フィルムＦ０は、当該フィルムＦ０の幅方向の一方の端部における厚みをＴ１、他方の端部における厚みをＴ２、前記一方の端部と他方の端部との中間位置における厚みをＴＣとして、下記関係（１），（２）を満たす斜め延伸フィルムの製造方法。
（１）１．００×Ｔ１＜ＴＣ＜１．０３×Ｔ１
（２）１．００×Ｔ２＜ＴＣ＜１．０３×Ｔ２
<２>前記透明な熱可塑性樹脂からなる前記延伸前フィルムＦ０を溶融押出法により製造する延伸前フィルム製造工程をさらに備える前記延伸フィルムの製造方法。
<３>前記斜め延伸フィルムの製造方法により製造される斜め延伸フィルム。
<４>前記斜め延伸フィルムと、長尺状の偏光子とを、その長手方向を揃えて積層させてなる偏光板。
<５>前記偏光板と液晶セルとを備える液晶表示装置。

本発明によれば、幅方向の厚みが所定の関係にある延伸前フィルムを用いることにより、フィルムの長手方向に対して分子の配向方向が傾斜した斜め延伸フィルムにおいて、厚みおよび光学特性のバラツキをより一層小さくできるという効果がある。

本発明の一実施形態について、図面を参照して以下に説明する。
図１は、本発明に用いるフィルム製造装置を模式的に示す図である。図２は、フィルム製造装置を構成する押出成形機を示す図である。図１に示すように、本発明の斜め延伸フィルムは、フィルム製造装置１００を用いて製造される。フィルム製造装置１００は、延伸前フィルムＦ０を成形する押出成形機３０と、押出成形機３０で得られた延伸前フィルムＦ０を縦一軸延伸して縦一軸延伸フィルムＦ１を製造する縦一軸延伸機２０と、縦一軸延伸フィルムＦ１を斜め延伸して斜め延伸フィルムＦ２を製造する斜め延伸機６０と、を備えている。

図１，２に示すように、押出成形機３０は、ホッパ１から投入された透明な熱可塑性樹脂を溶融する押出機本体６と、溶融した熱可塑性樹脂をフィルム状に押し出すダイ８と、ダイ８から押し出されたフィルム状の熱可塑性樹脂を冷却する例えば金属製の冷却ロール９と、フィルム状の熱可塑性樹脂における幅方向の両端部に電荷を付加して、このフィルム状の熱可塑性樹脂における幅方向の両端部を冷却ロール９側へそれぞれ付勢するエッジピニング１０とを備えている。

押出機本体６には、例えば、単軸押出機、二軸押出機、または溶融混練機を用いることができる。これらの装置を用いる場合には、ホッパ１内部と押出機本体６を構成するシリンダ内の溶融ゾーンを真空または窒素パージすることが好ましい。このような構成によれば、酸素濃度を下げることができるため、より無色透明性に優れ、劣化の少ないフィルムを得ることができる。この場合の酸素分圧は、好ましくは５ｋＰａ以下、より好ましくは２ｋＰａ以下、特に好ましくは１ｋＰａ以下である。

ダイ８は、フィルムを成形するために通常に用いられる形状のものを用いることができる。ダイ８としては、例えば、フィルムを成形する際には、コートハンガー型、ストレートマニホールド型の他、５０〜５００ｍｍ程度の小幅のフィルムやシートではフィッシュテール型ダイが好適に使用でき、特に、フィルムを成形する場合には、チョークバー付きマニホールド型ダイ（Ｔダイ） が一般的であり好適である。Ｔダイを用いた場合には、チョークバーやダイリップを調整することにより、得られるフィルムの幅方向の厚みを調整できる。

冷却ロール９は、円筒状に形成されており、その内部には、当該冷却ロールの表面を冷却または加熱するための熱（冷）媒を流す流路が設けられ、ダイ８から供給されたフィルム状の熱可塑性樹脂を冷却して延伸前フィルムＦ０を作製するものである。冷却ロール９は、通常位置が固定されており、冷却ロール９の直径は、通常１００〜６００ｍｍ程度である。また、冷却ロール９の幅（長さ）は、目的とするシートの幅よりも広いものが適宜選択される。このような冷却ロール９は、１段のロールのみで構成してもよいし、複数段のロールを組み合わせて構成してもよい。

図２に示すように、エッジピニング１０は、ダイ８から押し出されたフィルム状の熱可塑性樹脂の幅方向両端側にそれぞれ配置され、冷却ロール９にフィルム状の熱可塑性樹脂が接する地点の近傍上方（ダイ側）に設置されている。エッジピニング１０は、高圧直流電源（図示略）に接続されたエッジピニング電極であり、フィルム状の熱可塑性樹脂が冷却ロール９に接する地点で、当該フィルム状の熱可塑性樹脂の幅方向端部付近に電荷を付与して、その両端部を冷却ロール９側へと付勢している。エッジピニング１０は、フィルム状の熱可塑性樹脂の幅方向に対して設置位置を変更することが可能である。このため、フィルム状の熱可塑性樹脂に対するエッジピニング１０の設置位置を適宜調整することにより、延伸前フィルムＦ０の幅方向の厚みを調整できる。

図１に示すように、第一の延伸機２０は、押出成形機３０で得られた延伸前フィルムＦ０を予熱する第一ロール部４０と、フリーロール２を介して第一ロール部４０から供給された延伸前フィルムＦ０を加熱するフロート方式の加熱装置３と、フリーロール４を介して加熱装置３から供給された延伸前フィルムＦ０を除熱するとともに、第一ロール部４０との周速差を利用して、この延伸前フィルムＦ０を流れ方向に縦一軸延伸して縦一軸延伸フィルムＦ１を製造する第二ロール部５０とを、上流側からこの順に備えている。

第一ロール部４０は、第１ロール４１〜第３ロール４３の３つのロールにより構成されている。各ロール４１〜４３は、図示を省略するが、その表面温度を調整する温度制御機構と、当該ロールの周速度を調整する駆動機構とを備え、これらの機構により、各ロールの周速度と表面温度を適宜に制御可能である。第一ロール部４０は、冷却ロール９から供給された延伸前フィルムＦ０を３つのロール４１〜４３により予備加熱し、フリーロール２を介してフロート式の加熱装置３に当該フィルムＦ０を導いている。

第１ロール４１のロール表面温度は、通常４０〜１００℃であり、透明な熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴｇ（℃）とすると、Ｔｇ−１００（℃）以上Ｔｇ−４０（℃）以下が好ましい。第２ロール４２のロール表面温度は、通常５０〜１１０℃であり、Ｔｇ−９０（℃）以上Ｔｇ−３０（℃）以下が好ましい。第３ロール４３のロール表面温度は、通常６０〜１２０℃であり、Ｔｇ−８０（℃）以上Ｔｇ−２０（℃）以下が好ましい。各ロール４１〜４３の表面温度を上記条件を満たすようにすることにより、充分な余熱効果を奏することができるとともに、熱によるフィルム物性への過大な影響を抑えることができる。

なお、本実施形態では、第一ロール部を３個のロールにより構成したが、これには限定されず、１個のロールにより構成してもよいし、２個または４個以上の複数のロールにより構成してもよい。本実施形態のように、第一ロール部が複数のロールにより構成される場合には、前後のロールの温度差が通常０〜５０℃以内、好ましくは５〜３０℃以内となるようにする。第１〜第３のロールの温度差が上記条件を満たすようにすることにより、フィルムを均一に余熱できることから、後述する延伸時に厚みや位相差にバラツキが生じにくいという効果を奏することができる。

本発明では、ロール４１〜４３に送られて予備加熱された延伸前フィルムＦ０は、フリーロール２を介して、フロート式の加熱装置３に導かれる。フロート方式の加熱装置３は、延伸前フィルムＦ０にその両面から熱風を吹き付けて非接触状態でフィルムを加熱する装置である。加熱装置３は、延伸前フィルムＦ０の流れ方向に複数の区画に仕切られており、それぞれ独立した温度制御が可能となっている。区画数の好ましい範囲は３〜５である。区画数を上記範囲とすることにより、物性の制御をより細かくできるとともに、設備の規模を適宜な大きさにできることから、スペースおよびコストを抑えることができる。

第二ロール部５０は、第１ロール５１〜第３ロール５３の３つのロールにより構成されている。第１ロール５１の表面温度は、通常８０〜１３０℃であり、透明な熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴｇ（℃）とすると、Ｔｇ−６０（℃）以上Ｔｇ−1０（℃）以下が好ましい。第２ロール５２の表面温度は、通常７０〜１２０℃であり、Ｔｇ−６０（℃）以上Ｔｇ−２０（℃）以下が好ましい。第３ロール５３の表面温度は、通常６０〜１２０℃であり、Ｔｇ−７０（℃）以上Ｔｇ−２０（℃）以下が好ましい。各ロール５１〜５３の表面温度を上記条件を満たすようにすることにより、フィルム物性への過大な影響を抑えることができる。

本実施形態では、第二ロール部を３個のロールにより構成したが、これには限定されず、１個のロールにより構成してもよいし、２個または４個以上の複数のロールにより構成してもよい。本実施形態のように、第二ロール部が複数のロールにより構成される場合には、前後のロールの温度差が０〜５０℃以内、好ましくは０〜３０℃以内となるようにする。第１〜第３のロールの温度を上記条件を満たすようにすることにより、フィルムを均一に除熱できることから、後述する延伸時に厚みや位相差にバラツキが生じにくいという効果を奏することができる。

第一ロール部４０と第二ロール部５０との間には、その周速差が設けられている。ここで、周速差とは、第一ロール部４０の最終ロールである第３ロール４３と、第二ロール部５０の最初のロールである第１ロール５１との間の周速差のことを示している。このような周速差を設けることにより、延伸前フィルムＦ０を流れ方向（縦方向）に一軸延伸することができる。

図３は、斜め延伸機を模式的に示す図である。
図３に示すように、斜め延伸機６０は、いわゆるテンター延伸機であり、供給される縦一軸延伸フィルムＦ１の端部をそれぞれ把持する２つの把持装置１０１Ｌ，１０１Ｒを含んでなる一対の把持手段１１０と、一対の把持手段１１０によって把持された縦一軸延伸フィルムＦ１の温度を調整する恒温室７０とを備えている。

恒温室７０は、把持手段１１０により把持された縦一軸延伸フィルムＦ１を延伸に適正な温度に保つ領域であり、この領域は、単一のゾーンにより構成してもよいが、例えば予熱ゾーン、延伸ゾーン、および熱固定ゾーンの３つのゾーンに分けて、各ゾーンの温度をそれぞれ独立して調整できるようにすることもできる。

各把持装置１０１Ｌ，１０１Ｒは、縦一軸延伸フィルムＦ１の端部を把持する複数の把持子としてのクリップ１１０Ｌ，１１０Ｒと、クリップ１１０Ｌ，１１０Ｒが所定間隔で設置された無端チェーン１２０Ｌ，１２０Ｒ（一部図示略）と、無端チェーン１２０Ｌ，１２０Ｒが掛け渡される一対のスプロケッタ１２Ｌ，１３Ｌ，１２Ｒ，１３Ｒと、スプロケッタ１２Ｌ，１２Ｒを回転駆動させる駆動機構（図示略）と、前記駆動機構により回転するスプロケッタ１２Ｌ，１２Ｒの回転に伴って移動するクリップ１１０Ｌ，１１０Ｒが周回移動するようにその方向を案内するレール（図示略）とを備えている。なお、本実施形態では、スプロケッタ１２Ｌの回転速度とスプロケッタ１２Ｒの回転速度が同じになるように調整されており、このため、クリップ１１０Ｌ，１１０Ｒの移動速度が同じである。なお、把持装置１０１Ｌと把持装置１０１Ｒとは、その構成要素は略同じであるが、前記レールの配置方向や長さの点で相違している。

前記レールは、縦一軸延伸フィルムＦ１が供給される方向と、斜め延伸後の斜め延伸フィルムＦ２を巻き取る方向とが異なるように、すなわち、矢印Ｄ１、矢印Ｄ２、矢印Ｄ３の方向へ進むように配置されており、具体的には、図３に示すように、フィルムはフィルムの流れ方向の上流から下流を観察した場合、フィルムの進行方向が途中で左方向へ曲折するように配置されている。また、把持装置１０１Ｌ側のレールと把持装置１０１Ｒ側のレールとは、フィルムが供給される入口側では、一定の間隔を保って平行に配置され（第一の平行部分）、途中の曲折部分ではその間隔が徐々に広がるように配置され（曲折部分）、また、フィルムの出口側では、前記平行な部分の間隔よりも大きな間隔で平行に配置されている（第二の平行部分）。なお、本実施形態では、フィルムの進行方向が左方向へ曲折するように配置したが、右方向へ曲折するように配置してもよい。

上記のようにレールが配置されているため、曲折部分の外側となる把持装置１０１Ｒ側のレール長さは、曲折部分の内側となる把持装置１０１Ｌ側のレール長さよりも長くなる。このため、第一の平行部分において、縦一軸延伸フィルムＦ１の幅方向の両端部を同時に把持した一対のクリップは、曲折部分を通過する際にレール長さに応じてその相対位置がずれるため、第二の平行部分には、把持装置１０１Ｌ側のクリップが把持装置１０１Ｒ側のクリップよりも先行して移動することになる。このため、レールの曲折部分を一対のクリップが通過した後には、縦一軸延伸フィルムＦ１が幅方向でも長手方向でもない斜め方向に延伸されることとなり、分子の配向方向が斜め方向となった斜め延伸フィルムＦ２を製造できる。

このような斜め延伸機６０にフィルムを供給すると、縦一軸延伸フィルムＦ１は、矢印Ｄ１の方向に沿って上流（図３における左上側）から斜め延伸機６０に連続的に供給される。供給された縦一軸延伸フィルムＦ１は、恒温室７０に入る手前で、その幅方向の両端部を一対のクリップ１１０Ｌ，１１０Ｒによって同時に把持される。次いで、クリップ１１０Ｌ，１１０Ｒによって把持された縦一軸延伸フィルムＦ１は、恒温室７０内に入り、恒温室７０内で、各クリップ１１０Ｌ，１１０Ｒの各側のレールに沿った周回移動により、斜め方向に延伸される。斜め方向に延伸された斜め延伸フィルムＦ２は、恒温室７０から出た後でクリップ１１０Ｌ，１１０Ｒによる把持が解放され、矢印Ｄ３の方向に搬出される。

より具体的には、点線ＣＳ１の時点でフィルムＦ１の幅方向の両端部を同時に把持し、幅方向の対向位置にあったクリップ１１０Ｌ，１１０Ｒが移動し点線ＣＳ２で示される位置に到達すると、フィルムは点線ＣＳ２方向に延伸される。クリップ１１０Ｌ，１１０Ｒがさらに移動し点線ＣＳ３で示される位置に到達すると、延伸倍率はさらに大きくなり、点線ＣＳ３方向に分子が配向した光学異方性を有する斜め延伸フィルムＦ２が得られる。

次に、本発明に係る斜め延伸フィルムの製造方法について説明する。
＜延伸前フィルムＦ０＞
まず、ホッパ１に投入された熱可塑性樹脂を押出機本体６で溶融し、次いで、この溶融した熱可塑性樹脂をダイ８からフィルム状に押し出して冷却ロール９上にキャストし、冷却ロール９上にて冷却されて延伸前フィルムＦ０を作製する（延伸前フィルム製造工程）。得られた延伸前フィルムＦ０は、幅方向の厚みが所定の関係となるように調整する。

具体的には、延伸機２０に供給する延伸前フィルムＦ０の厚みは、溶融樹脂の押出し流量や、ダイ８のリップ開度、冷却ロール９の速度等をコントロールすることにより調整する。特に、延伸前フィルムＦ０の端部の厚みは、エッジピニング１０の接地位置を延伸前フィルムＦ０の幅方向等に変化させて調整したり、ダイ８のリップ開度を適宜変更して調整したり、これらを組み合わせたりして調整する。上記手段を用いることにより、延伸機２０に供給する延伸前フィルムＦ０の幅方向の厚みを下記関係式（１），（２）を満たすように調整する。延伸前フィルムＦ０は、幅方向における一方の端部の厚みＴ１（μｍ）、他方の端部の厚みをＴ２（μｍ）、これらの端部間の中央部の厚みをＴＣ（μｍ）として、下記関係式（１），（２）を満たしている。
（１）１．００×Ｔ１＜ＴＣ＜１．０３×Ｔ１
（２）１．００×Ｔ２＜ＴＣ＜１．０３×Ｔ２

延伸前フィルムＦ０の厚みが上記関係式（１），（２）を満たしていることにより、最終的に得られる斜め延伸フィルムにおいて、厚みおよび光学特性のバラツキをより一層小さくできる利点がある。

延伸前フィルムＦ０の厚みは、リップ開度により調整する場合には、例えば、厚みを大きくしたい場合には、該当する箇所のリップの開度を大きくすることにより実施でき、また、厚みを小さくしたい場合には、該当する箇所のリップの開度を小さくすることにより実施できる。すなわち、例えば、延伸前フィルムＦ０の幅方向の端部を中央より薄くするためには、リップの端部側の開度をリップの中央側よりも小さくすることにより実現できる。また、エッジピニングにより厚みを調整する場合には、エッジピニングを設置すると、その設置箇所の厚みが小さくなる。このため、例えば、延伸前フィルムＦ０の幅方向の端部を薄くするためには、延伸前フィルムＦ０の端部側にピニングを設置することにより実現できる。

ここで、延伸前フィルムＦ０の端部の厚みとは、当該フィルムの幅方向の端から２０ｍｍ内側の平均厚みとし、中央部の厚みとは延伸前フィルムＦ０の全幅に対して中心部分２０ｍｍの平均値とする。延伸前フィルムＦ０の平均厚みは、５０μｍ〜１８０μｍである。また、延伸前フィルムＦ０の幅寸法は、特に限定されないが、４５０〜２０００ｍｍである。

なお、本発明においてフィルムの平均厚みは、市販の膜厚計を用いて、当該フィルムの幅方向に沿って所定間隔で測定し、それらの値の平均値とすることができる。なお、フィルムの厚みムラは、最大値と最小値の差として求めることができる。

延伸前フィルムＦ０は、透明な熱可塑性樹脂からなる長尺状のフィルムである。
ここで、長尺状とは、フィルムの幅に対して少なくとも５倍程度以上の長さを有するものをいい、好ましくは１０倍もしくはそれ以上の長さを有し、具体的にはロール状に巻回されて保管または運搬される程度の長さを有するもの（フィルムロール）とすることができる。

また、透明な熱可塑性樹脂とは、１ｍｍ厚で全光線透過率が８０％以上の樹脂のことである。このような透明な熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、脂環式ポリオレフィンなどを挙げることができる。これらの透明な熱可塑性樹脂のうち、脂環式ポリオレフィンが好ましい。脂環式ポリオレフィンは、主鎖及び／または側鎖に脂環構造を有する非晶性の樹脂である。脂環式ポリオレフィン中の脂環構造としては、飽和脂環炭化水素（シクロアルカン）構造、不飽和脂環炭化水素（シクロアルケン）構造などが挙げられるが、機械強度、耐熱性などの観点から、シクロアルカン構造が好ましい。脂環構造を構成する炭素原子数には、格別な制限はないが、通常４〜３０個、好ましくは５〜２０個、より好ましくは５〜１５個であるときに、機械強度、耐熱性、及びフィルムの成形性の特性が高度にバランスされ、好適である。脂環式ポリオレフィンを構成する脂環構造を有する繰り返し単位の割合は、好ましくは５５重量％以上、さらに好ましくは７０重量％以上、特に好ましくは９０重量％以上である。脂環式ポリオレフィン中の脂環式構造を有する繰り返し単位の割合がこの範囲にあると透明性および耐熱性の観点から好ましい。

前記脂環式ポリオレフィンとしては、ノルボルネン系樹脂、単環の環状オレフィン系樹脂、環状共役ジエン系樹脂、ビニル脂環式炭化水素系樹脂、及び、これらの水素化物等を挙げることができる。これらの中で、ノルボルネン系樹脂は、透明性と成形性が良好なため、好適に用いることができる。

前記透明な熱可塑性樹脂は、光弾性係数の絶対値が１０×１０^−１２Ｐａ^−１以下であることが好ましく、７×１０^−１２Ｐａ^−１以下であることがより好ましく、４×１０^−１２Ｐａ^−１以下であることがより好ましい。光弾性係数Ｃは、複屈折Δｎを応力σで除算したものである。すなわち、Ｃ＝Δｎ／σで表される値である。熱可塑性樹脂の光弾性係数が１０×１０^−１２Ｐａ^−１を超えると、延伸前フィルムを延伸した延伸フィルムを作製した際に、その面内方向のリタデーションのバラツキが大きくなるおそれがある。

前記透明な熱可塑性樹脂は、顔料や染料等の着色剤、蛍光増白剤、分散剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、滑剤、および溶剤等の配合剤が適宜配合されたものであってもよい。前記配合剤の配合量は、特に制限されないが、例えば、熱可塑性樹脂中０〜５重量％である。

なお、前記実施形態において、延伸前フィルムは、溶融押出法により作製したが、これに限らず、溶液流延法により作製してもよい。ただし、シート中の揮発性成分を低減できる観点から、溶融押出法が好ましい。

＜縦一軸延伸フィルムＦ１＞
次に、上記関係式（１），（２）を満たすように厚みが調整された延伸前フィルムＦは、延伸機２０に供給されて縦一軸延伸処理がなされる（縦一軸延伸工程）。延伸機２０において、延伸前フィルムＦは、第一ロール部４０で予熱された後に、加熱装置３にて所定温度まで加熱されるとともに、第一ロール部４０と第二ロール部５０との周速差により、縦方向に一軸延伸されて縦一軸延伸フィルムが製造される。ここで、延伸機２０において、延伸前フィルムの延伸倍率は、好ましくは１．１〜２．５倍である。前記延伸倍率は、第一ロール部４０と第二ロール部５０との周速度の差により調節できる。

縦一軸延伸フィルムＦ１は、幅方向における一方の端部の厚みＴＸ１（μｍ）、他方の端部の厚みをＴＸ２（μｍ）、これらの端部間の中央部の厚みをＴＸＣ（μｍ）として、下記関係式（３），（４）を満たしている。縦一軸延伸フィルムＦ１の厚みが下記関係式（３），（４）を満たしていることにより、最終的に得られる斜め延伸フィルムにおいて、厚みおよび光学特性のバラツキをより一層小さくできる利点がある。
（３）１．００×ＴＸ１＜ＴＸＣ＜１．０３×ＴＸ１
（４）１．００×ＴＸ２＜ＴＸＣ＜１．０３×ＴＸ２

縦一軸延伸フィルムＦ１の端部の厚みとは、当該フィルムの幅方向の端から２０ｍｍ内側の平均厚みとし、中央部の厚みとは延伸前フィルムＦ０の全幅に対して中心部分２０ｍｍの平均値とする。縦一軸延伸フィルムＦ１の平均厚みは、４０〜１５０μｍである。

＜斜め延伸フィルムＦ２＞
縦一軸延伸フィルムＦ１は、第二ロール部５０で除熱された後に、斜め延伸機６０に供給されて、フィルムの長手方向でも幅方向でもない斜め方向に延伸される（斜め延伸工程）。縦一軸延伸フィルムＦ１は、前述したように、矢印Ｄ１の方向に沿って上流（図３における左上側）から斜め延伸機６０に連続的に供給され、恒温室７０内で、各クリップ１１０Ｌ，１１０Ｒの各側のレールに沿った周回移動により斜め方向に延伸されて斜め延伸フィルムＦ２が製造される。斜め延伸フィルムＦ２は、恒温室７０から出た後でクリップによる把持が解放され、矢印Ｄ３の方向に搬出される。搬出された斜め延伸フィルムは、必要に応じて幅方向の端部をカットした後に、ロール状に巻回される。

前記斜め延伸フィルムは、残留揮発性成分の含有量が、好ましくは０．１重量％以下、より好ましくは０．０５重量％以下、さらに好ましくは０．０２重量％以下である。残留揮発性成分の含有量が多いと経時的に光学特性が変化するおそれがある。なお、揮発性成分は、フィルム中に微量含まれる分子量２００以下の物質であり、例えば、残留単量体や溶媒などが挙げられる。揮発性成分の含有量は、フィルム中に含まれる分子量２００以下の物質の合計として、フィルムをクロロホルムに溶解させてガスクロマトグラフィーにより分析することにより定量することができる。

揮発性成分の含有量を上記範囲にすることにより、寸法安定性が向上し、面内方向リタデーションＲｅ（＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ）や、厚さ方向リタデーションＲｔｈ（＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）×ｄの経時変化を小さくすることができ、ひいては、前記斜め延伸フィルムを用いた偏光板や表示装置において、表示画像を長期間良好な状態に保持できる。ここで、前記面内方向リタデーションＲｅおよび前記Ｒｔｈにおいて、ｎｘは面内遅相軸方向の屈折率であり、ｎｙは面内で前記遅相軸に直交する方向の屈折率であり、ｎｚは厚さ方向の屈折率であり、ｄは当該フィルムの平均厚さである。

前記斜め延伸フィルムＦ２は、飽和吸水率が、好ましくは０．０３重量％以下、さらに好ましくは０．０２重量％以下、特に好ましくは０．０１重量％以下である。飽和吸水率が上記範囲であると、ＲｅやＲｔｈの経時変化を小さくすることができる。なお、飽和吸水率は、フィルムの試験片を２３℃の水中に２４時間、浸漬し、増加した質量の、浸漬前フィルム試験片の質量に対する百分率で表される値である。

前記斜め延伸フィルムは、分子の配向方向（配向角）が当該フィルムの幅方向に交差する方向、すなわち、０°を超え９０°未満の範囲であるが、所望の角度に任意に設定できるが、好ましくは４０〜５０°であり、具体例としては４５°である。また、配向角のバラツキは、±０．４°以内、好ましくは±０．３°以内である。配向角は、例えば、市販の偏光顕微鏡を用いて、フィルムの幅方向に沿って５０〜１００ｍｍの間隔で、当該フィルムの幅方向に対する遅相軸の角度を測定し、この測定値に基づいて配向角を求めることができる。また、配向角のバラツキは、前記測定値の最大値および最小値のそれぞれと平均値との差として求めることができる。

前記斜め延伸フィルムの面内方向リタデーション（Ｒｅ）が５０〜３００ｎｍ程度であり、そのバラツキは３．５ｎｍ以内であることが好ましく、３．０ｎｍ以内であることがより好ましい。Ｒｅのバラツキが上記好適な範囲であることにより、当該斜め延伸フィルムを表示装置等に用いた場合に、表示品質を良好に保つことができる利点がある。

前記斜め延伸フィルムの平均厚みは、機械的強度などの観点から、好ましくは２０〜８０μｍである。前述したように、斜め延伸フィルムの平均厚みは、市販の膜厚計を用いて、当該フィルムの幅方向に沿って所定間隔で測定し、それらの値の平均値とすることができる。また、斜め延伸フィルムの幅方向の厚みのバラツキは、最大値と最小値の差として表すことができ、巻取りの可否に影響を与え得ることから、２μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましい。

前記斜め延伸フィルムは、上記の製造方法によって容易に得ることが可能であり、それ単独あるいは他の部材と組み合わせて、位相差フィルムや視野角補償フィルム等の光学フィルムとして、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、プラズマ表示装置、ＦＥＤ（電界放出）表示装置、ＳＥＤ（表面電界）表示装置などに広く応用が可能である。

本発明の偏光板は、本発明に係る斜め延伸フィルムと、長尺状の偏光子とを、その長手方向を揃えて、すなわちロールトゥロール法により積層してなるものである。偏光子には、ポリピニルアルコールや部分ホルマール化ポリビニルアルコール等の従来に準じた適宜なビニルアルコール系ポリマーよりなるフィルムに、ヨウ素や二色性染料等よりなる二色性物質による染色処理、延伸処理、架橋処理等の適宜な処理を適宜な順序や方式で施したもので、自然光を入射させると直線偏光を透過する適宜なものを用いることができる。特に、光透過率や偏光度に優れるものが好ましい。偏光子の厚さは、５〜８０μｍが一般的であるがこれに限定されない。

積層形態としては、本発明の斜め延伸フィルムを偏光子の両面に積層させてもよいし、片面に積層させてもよい。また、斜め延伸フィルムの積層数は、特に制限されず、１枚でもよいし、複数枚でもよい。また、これらの積層体は、必須の構成ではないが、例えば接着剤や粘着剤を介して積層できる。従来、偏光子は、その片面または両面に保護フィルムが積層されているが、例えば、従来の保護フィルムの代わりに、本発明の斜め延伸フィルムを積層することにより、斜め延伸フィルムが偏光子の保護フィルムを兼用できる。斜め延伸フィルムを保護フィルムの代わりに用いた場合には、従来の保護フィルムを１枚を省くことができるため、液晶表示装置の薄型化に寄与できる。ここで、偏光子と斜め延伸フィルムを積層する際には、偏光子の偏光透過軸と斜め延伸フィルムの遅相軸とが所定角度となるように積層する。

本発明の偏光板では、延伸フィルムと偏光子との間に本発明の特性を損なわない範囲で他の部材を介在させることもできる。介在させる他の部材として、例えば、偏光子を保護するための保護フィルムが挙げられる。保護フィルムとしては、適宜な透明フィルムを用いることができる。中でも、透明性や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性等に優れる樹脂からなるフィルムが好ましい。保護フィルムを形成する樹脂としては、トリアセチルセルロースの如きアセテート樹脂；脂環式ポリオレフィン；鎖状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートの如きポリエステル；ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリスルフォン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂等があげられる。

本発明の液晶表示装置は、前記偏光板を備えてなる。
液晶表示装置に備わっている液晶セルの表示モードは特に制限されず、例えば、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モード、バーチカルアラインメント（ＶＡ）モード、マルチドメインバーチカルアラインメント（ＭＶＡ）モード、コンティニュアスピンホイールアラインメント（ＣＰＡ）モード、ハイブリッドアラインメントネマチック（ＨＡＮ）モード、ツイステッドネマチック（ＴＮ）モード、スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）モード、オプチカルコンペンセイテッドベンド（ＯＣＢ）モードなどを挙げることができる。

本発明の液晶表示装置には他の部材を備えていてもよい。例えばプリズムアレイシート、レンズアレイシート、光拡散板、バックライトや輝度向上フィルム等の適宜な部品を適宜な位置に１層または２層以上配置することができる。バックライトとしては、冷陰極管、水銀平面ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ、無機ＥＬなどが挙げられる。

以下において、本発明を、実施例及び比較例を示しながら、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

＜実施例１＞
図１〜図３に示すようなフィルム製造装置１００を用いて、斜め延伸フィルムを製造した。透明な熱可塑性樹脂としてのノルボルネン系樹脂のペレット（日本ゼオン社製、ＺＥＯＮＯＲ １４２０、Ｔｇ＝１３６℃）を１００℃で５時間乾燥し、押出成形機３０のホッパ１に供給し、図示しないポリマーパイプおよびポリマーフィルターを経て、リップ開度を適宜に調整したダイ８から冷却ロール９上にシート状に押出し、冷却ロール９にて冷却して、平均厚みが１００μｍの長尺状の延伸前フィルムＦ０を得た（延伸前フィルム製造工程）。延伸前フィルムＦ０は、一方の端部の厚みＴ１は９９．５μｍであり、他方の端部の厚みＴ２は９９．５μｍであり、中間位置における厚みＴＣは１００．３μｍであった。このため、ＴＣ＝１．００８×Ｔ１＝１．００８×Ｔ２であり、下記数式（１），（２）をいずれも満たしていた。
（１）１．００×Ｔ１＜ＴＣ＜１．０３×Ｔ１
（２）１．００×Ｔ２＜ＴＣ＜１．０３×Ｔ２

次いで、延伸前フィルムＦ０を縦一軸延伸機２０に連続的に供給した。縦一軸延伸機２０を構成する各ロールの表面温度は、第一ロール部４０を構成する第１ロール４１を６０℃、第２ロール４２を７０℃、第３ロール４３を８０℃、また、第二ロール部５０を構成する第１ロール５１を１００℃、第２ロール５２を１００℃、第３ロール５３を１００℃とした。縦一軸延伸機２０に連続的に供給された延伸前フィルムＦ０を、延伸温度１５０℃、延伸倍率１．３倍の縦一軸延伸を行い、平均厚み８７μｍの縦一軸延伸フィルムＦ１を得た（縦一軸延伸工程）。得られた縦一軸延伸フィルムＦ１は、一方の端部の厚みＴＸ１は８６．８μｍであり、他方の端部の厚みＴＸ２は８６．７μｍであり、中間位置における厚みＴＸＣは８７．７μｍであった。このため、ＴＸＣ＝１．０１１×ＴＸ１＝１．０１２×ＴＸ２であり、下記数式（３），（４）をいずれも満たしていた。
（３）１．００×ＴＸ１＜ＴＸＣ＜１．０３×ＴＸ１
（４）１．００×ＴＸ２＜ＴＸＣ＜１．０３×ＴＸ２

次いで、縦一軸延伸フィルムＦ１を斜め延伸機６０に連続的に供給して、斜め延伸を行い、フィルムロール状の斜め延伸フィルムＦ２を得た（斜め延伸工程）。得られた斜め延伸フィルムＦ２について、厚み（平均厚みとバラツキ）、配向角（平均値とバラツキ）、Ｒｅ（平均値とバラツキ）をそれぞれ測定するとともに、フィルムロール状の斜め延伸フィルムＦ２の外観を評価した。その結果を表１に示す。

本実施例および比較例の評価は、以下のようにして行った。
＜平均厚みおよび厚みのバラツキ＞
赤外線式厚み計（クラボウ（株）製ＲＸ−１００）を用いて、幅方向５ｍｍピッチのトラバース測定を行い、各々の位置については流れ方向に５ｍ間隔で１００点のデータを得た。得られたデータについて平均値を求めて平均厚みとした。また、測定値の最大値と最小値を求め、この最大値と最小値の差をバラツキとした。
＜フィルム端部および中央部の厚み＞
赤外線式厚み計（クラボウ（株）製ＲＸ−１００）を用いて、フィルムの幅方向の端から２０mm内側の位置における平均厚みを、フィルム端部の厚みとした。また、同様に、フィルムの全幅に対して中心部分２０ｍｍの平均値を、フィルム中央部の厚みとした。
＜配向角の平均値およびそのバラツキ＞
偏光顕微鏡（オリンパス製 ＢＸ５１）を用いて、フィルムの幅方向に沿って１００ｍｍの間隔で、フィルムの幅方向に対する遅相軸の角度を測定し、この測定値に基づいて各位置における配向角を求めた。また、幅方向の平均値の最大値−最小値の値をバラツキとした。
＜面内方向リタデーションＲｅの平均値およびそのバラツキ＞
位相差計（王子計測社製、ＫＯＢＲＡ２１−ＡＤＨ）を用いて、波長５９０ｎｍで、フィルムの幅方向に沿って５ｃｍ間隔でＲｅを測定し、これらの値の平均値をＲｅの平均値とした。また、測定値の最大値および最小値を求め、この最大値と最小値の差をバラツキとした。
＜フィルムロールの外観＞
巻き取ったロール状の延伸フィルムの外観を以下の基準で判定した
良好・・・巻取ったロールの巻き姿に異常が見られないもの
不良・・・タルミ、皺の発生によって巻取ったロールの巻き姿が悪いもの

表１に示す通り、実施例１で得られた斜め延伸フィルムＦ２（１）は、平均厚みが３５．２μｍ、厚みバラツキが０．６μｍ、配向角の平均値が４５°、配向角のバラツキが０．４°であり、Ｒｅの平均値が１３９.６μｍ、Ｒｅのバラツキが２．１μｍであった。また、得られた斜め延伸フィルムＦ２（１）は、フィルムロールの外観は良好であった。

次いで、透過軸が幅方向にある長尺の偏光板（サンリッツ社製、ＨＬＣ２−５６１８Ｓ、厚さ１８０μｍ）と、実施例１のフィルムをロールトゥロール法で貼り合わせて偏光板の巻回体を得た。この巻回体から切り出した偏光板を、市販のＶＡ（バーティカルアライメント）モードの半透過型液晶表示装置の上下偏光板と置き換え、上記延伸フィルムを貼り合わせた側が液晶セル側に配置されるように、かつ上下に配置された延伸フィルムの遅相軸が互いに直行するように組み込んだ。得られた液晶表示装置の表示特性を目視により正面から確認したところ、全幅に渡り色ムラが観察されず、良好な表示であった。

＜実施例２＞
リップ開度を調整して、延伸前フィルムＦ０のフィルム端部および中央部の厚みを下記の通り変更した以外は実施例１と同様にして斜め延伸フィルムＦ２（２）と液晶表示装置を作製した。延伸前フィルムＦ０は、一方の端部の厚みＴ１は９９．８μｍであり、他方の端部の厚みＴ２は９９．８μｍであり、中間位置における厚みＴＣは１００．１μｍであった。このため、ＴＣ＝１．００３×Ｔ１＝１．００３×Ｔ２であり、前記数式（１），（２）をいずれも満たしていた。実施例２で得られた斜め延伸フィルムＦ２は、平均厚みが35.8μｍ、厚みバラツキが0.9μｍ、配向角の平均値が４５°、配向角のバラツキが０．３°であり、Ｒｅの平均値が139.8μｍ、Ｒｅのバラツキが２．３μｍであった。また、得られた斜め延伸フィルムＦ２（２）は、フィルムロールの外観は良好であった。また、得られた液晶表示装置の表示特性を目視により正面から確認したところ、表示は良好かつ均一であった。

＜比較例１＞
リップ開度を調整して、延伸前フィルムＦ０のフィルム端部および中央部の厚みを下記の通り変更した以外は実施例１と同様にして斜め延伸フィルムＦ２（３）を作製した。延伸前フィルムＦ０は、一方の端部の厚みＴ１は１００．１μｍであり、他方の端部の厚みＴ２は９９．９μｍであり、中間位置における厚みＴＣは１００．０μｍであった。このため、ＴＣ＝１．０００×Ｔ１＝０．９９９×Ｔ２であり、前記数式（１），（２）をいずれも満たしていなかった。比較例１で得られた斜め延伸フィルムＦ２（３）は、平均厚みが３６．２μｍ、厚みバラツキが１．４μｍ、配向角の平均値が４５°、配向角のバラツキが０．５°であり、Ｒｅの平均値が１４０.４μｍ、Ｒｅのバラツキが３．６μｍであった。また、得られた斜め延伸フィルムＦ２（３）は、フィルムロールの外観は不良であった。

表１に示すように、実施例１，２は、端部の厚みと中央部の厚みが関係（１），（２）を満たすことにより、平均厚み、配向角、Ｒｅの各バラツキを所定値以下に抑えることができることが分かった。また、このような斜め延伸フィルムを用いることにより、当該斜め延伸フィルムを有する偏光板を備える液晶表示装置では、その表示性能に優れることが分かった。これに対して、比較例１は、端部の厚みと中央部の厚みが関係（１），（２）を満たさないため、平均厚み、配向角、Ｒｅの各バラツキの少なくともいずれかが所定値を超えるため、厚みもしくは光学特性のバラツキが必ずしも十分ではないことが分かった。

本発明に用いるフィルム製造装置を模式的に示す図である。 前記フィルム製造装置を構成する押出成形機を模式的に示す図である。 前記フィルム製造装置を構成する斜め延伸機を模式的に示す図である。

１ ホッパ
２，４ フリーロール
３ 加熱装置
６ 押出機本体
８ ダイ
９ 冷却ロール
１０ エッジピニング
１２Ｌ，１２Ｒ，１３Ｌ，１３Ｒ スプロケッタ
２０ 縦一軸延伸機
３０ 押出成形機
４０ 第一ロール部
４１，５１ 第１ロール
４２，５２ 第２ロール
４３，５３ 第３ロール
５０ 第二ロール部
６０ 斜め延伸機
７０ 恒温室
１００ フィルム製造装置
１０１Ｌ，１０１Ｒ 把持装置
１１０ 一対の把持手段
１１０Ｌ，１１０Ｒ クリップ
１２０Ｌ，１２０Ｒ 無端チェーン
ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３ 点線
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 矢印
Ｆ０ 延伸前フィルム
Ｆ１ 縦一軸延伸フィルム
Ｆ２ 斜め延伸フィルム

Claims (5)

1. 分子の配向方向が当該フィルムの幅方向に対して交差する方向である長尺状の斜め延伸フィルムを製造する方法であって、
   透明な熱可塑性樹脂からなる長尺状の延伸前フィルムＦ０を長手方向に縦一軸延伸して長尺状の縦一軸延伸フィルムＦ１を得る縦一軸延伸工程と、
   前記縦一軸延伸フィルムＦ１の幅方向の両端部をそれぞれ把持する一対の把持子を有する延伸機を用いて、当該フィルムの長手方向でも幅方向でもない斜め方向に延伸して斜め延伸フィルムＦ２を得る斜め延伸工程と、を備え、
   前記延伸前フィルムＦ０は、当該フィルムＦ０の幅方向の一方の端部における厚みをＴ１、他方の端部における厚みをＴ２、前記一方の端部と他方の端部との中間位置における厚みをＴＣとして、下記関係（１），（２）を満たす斜め延伸フィルムの製造方法。
   （１）１．００×Ｔ１＜ＴＣ＜１．０３×Ｔ１
   （２）１．００×Ｔ２＜ＴＣ＜１．０３×Ｔ２
2. 請求項１に記載の斜め延伸フィルムの製造方法において、
   前記透明な熱可塑性樹脂からなる前記延伸前フィルムＦ０を溶融押出法により製造する延伸前フィルム製造工程をさらに備える延伸フィルムの製造方法。
3. 請求項１または２に記載の斜め延伸フィルムの製造方法により製造される斜め延伸フィルム。
4. 請求項３に記載された斜め延伸フィルムと、長尺状の偏光子とを、その長手方向を揃えて積層させてなる偏光板。
5. 請求項４に記載の偏光板と、液晶セルとを備える液晶表示装置。

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